DH02(新21)第二章電動機帶負(fù)載特性

1、37轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩難分離！第2章電動機變頻后的帶負(fù)載特性21異步電動機的機械特性圖21異步電動機的自然機械特性211異步電動機的自然機械特性1自然機械特性2機械特性的含義圖22機械特性的含義a）負(fù)載較輕b）對應(yīng)的工作點c）負(fù)載較重212異步電動機的人工機械特性1轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的機械特性圖23轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的機械特性a）轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的電路b）機械特性圖24改變電壓的機械特性a）電路圖b）機械特性2改變電壓的機械特性圖25 fXfN時的機械特性a) 變頻調(diào)速 b)變頻機械特性頻率降低，導(dǎo)致臨界轉(zhuǎn)矩減小，導(dǎo)致電機帶載能力降低，解決方法采用各種控制方法（V-F控制等）3改變頻率的機械特性（kU=kf）傳遞能量

2、靠磁通！22VF控制方式221 低頻時臨界轉(zhuǎn)矩減小的原因與對策1基本關(guān)系（1）TMKTI21cos2I2 I2NTKKT 1（2）1KFKFKF2和磁通有關(guān)的因素（在某一頻率下）（1）負(fù)載不變（I1CU1C）：U11U11（2）電壓不變I11I113變頻運行時的數(shù)據(jù)舉例圖26低頻時臨界轉(zhuǎn)矩減頻運行時的小的原因a）運行頻率為50Hzb）運行頻率為25Hz c）運行頻率為10Hz111U1E1U13對策（電壓補償、轉(zhuǎn)矩補償、轉(zhuǎn)矩提升boost）圖27電壓補償?shù)脑韆）電壓補償?shù)暮xb）25Hz時的補償量c）10Hz時的補償量圖28負(fù)載變化（減輕）對磁通的影響a）負(fù)荷率減輕至20%b）正常時勵磁電流

3、c）飽和時勵磁電流4負(fù)載變化的影響222 變頻器的Uf線圖29變頻器的Uf線a）Uf線類型b）恒轉(zhuǎn)矩Uf線c）二次方律Uf線 23Uf線的選擇與調(diào)整231調(diào)整Uf線的實質(zhì)圖210基本頻率的定義a）基本Uf線b）變頻器的對應(yīng)關(guān)系c）電動機的對應(yīng)關(guān)系1基本頻率（對應(yīng)變頻器最大輸出電壓的頻率（50HZ）2Uf線與輸出電壓（提高基本頻率即可降低基本頻率（）對應(yīng)的電壓）圖211 Uf線與輸出電壓a）額頻時調(diào)整基本頻率b）低頻時調(diào)整Uf比結(jié)論通過調(diào)頻可以調(diào)節(jié)變頻器的輸出即電機的輸入電壓。以完成電壓補償（轉(zhuǎn)矩提升）232基本頻率的調(diào)整圖212220V電動機配380V變頻器a）對基本頻率的設(shè)定b）變頻器與電動

4、機的對應(yīng)關(guān)系 1三相220V電動機配380V變頻器圖213270V、70Hz電動機配380V變頻器a）對基本頻率的設(shè)定b）變頻器與電動機的對應(yīng)關(guān)系 2270V、70Hz電動機配380V變頻器233 轉(zhuǎn)矩提升的預(yù)置要點圖214帶式輸送機的Uf線a）負(fù)載示意圖b）負(fù)載機械特性c）Uf線的選擇1低頻重載時2低頻輕載時（1）補償后的電流轉(zhuǎn)矩曲線圖215轉(zhuǎn)矩補償后的電流轉(zhuǎn)矩曲線a）電壓補償線b）補償后的電流曲線圖216風(fēng)機的Uf線a）風(fēng)機的機械特性b）Uf線的選擇（2）風(fēng)機的Uf線選擇圖217離心澆鑄機的Uf線選擇a）離心澆鑄機示意圖b）機械特性c）Uf線選擇（3）離心澆鑄機的Uf線選擇休息15分鐘24

5、矢量控制方式變頻效顰賽“西施”！241矢量控制的基本思想圖218 直流電動機的調(diào)速a）直流電動機結(jié)構(gòu)示意圖b）直流電動機電路c）調(diào)速后機械特性1直流電動機的特點圖219 矢量控制框圖2矢量控制的基本思路242電動機參數(shù)的自動測量（auto-tuning）1矢量控制需要的參數(shù)（1）電動機的銘牌數(shù)據(jù)電壓、電流、轉(zhuǎn)速、磁極對數(shù)、效率等。（2）電動機的繞組數(shù)據(jù)定子電阻、定子漏磁電抗、轉(zhuǎn)子等效電阻、轉(zhuǎn)子等效漏磁電抗、空載電流等。圖220電動機的空載和堵轉(zhuǎn)試驗a）空載試驗b）堵轉(zhuǎn)試驗2電動機的空載和堵轉(zhuǎn)試驗3自動測量的相關(guān)功能表21自動測量相關(guān)功能（安川CIMRG7A）功能碼功能含義數(shù)據(jù)碼及含義T100電

6、動機12選擇1：電動機1；2：電動機2T101自動測量模式0：旋轉(zhuǎn)自測量；1：停止自測量T102電動機額定功率T103電動機額定電壓T104電動機額定電流T105電動機額定頻率T106電動機的磁極數(shù)T107電動機額定轉(zhuǎn)速4自動測量的操作（1）旋轉(zhuǎn)自測量（可進行空載試驗和堵轉(zhuǎn)試驗）電動機脫離負(fù)載。變頻器通電，按下RUN鍵，先讓電動機停止1分鐘，再讓電動機旋轉(zhuǎn)1分鐘（轉(zhuǎn)速約為額定轉(zhuǎn)速的一半）。按下STOP鍵，中止自測量。（2）停止自測量（只進行堵轉(zhuǎn)試驗）電動機不脫離負(fù)載。變頻器通電，按下RUN鍵，讓電動機停止1分鐘。按下STOP鍵，中止自測量。243有反饋矢量控制和無反饋矢量控制圖221 有反饋矢

7、量控制方式a）有反饋矢量控制電路圖b）機械特性曲線簇1有反饋矢量控制接法2相關(guān)功能表22有反饋矢量控制的相關(guān)功能（艾默生TD3000）功能碼功能碼名稱數(shù)據(jù)碼及含義（或范圍）Fb00編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)09999prFb01編碼器旋轉(zhuǎn)方向0正方向；1反方向Fb02編碼器斷線后處理方法0以自由制動方式停機；1切換為開環(huán)VF控制方式圖222無反饋矢量控制方式a）無反饋矢量控制示意圖b）機械特性曲線簇3無反饋矢量控制4矢量控制方式的適用范圍圖223不宜采用的場合a）帶多臺電動機b）容量差兩檔以上c）8極以上d）特殊電機（1）矢量控制只能用于一臺變頻器控制一臺電動機的情況下。（2）電動機容量和變頻器要求的配

8、用電動機容量之間，最多只能相差一個檔次。（3）磁極數(shù)一般以、極為宜。（4）特殊電動機不能使用矢量控制功能。有效范圍勿超越！25變頻調(diào)速的有效轉(zhuǎn)矩線251 有效轉(zhuǎn)矩線的概念圖224額定工作點與有效工作點1額定工作點與有效工作點圖225 U時的有效轉(zhuǎn)矩線a）U時的Uf線b）有效轉(zhuǎn)矩線的形成c）有效轉(zhuǎn)矩線2U時的有效轉(zhuǎn)矩線低頻運行易發(fā)燒252 電動機變頻后的有效轉(zhuǎn)矩線圖226 散熱和有效轉(zhuǎn)矩線的關(guān)系a）各種損失與轉(zhuǎn)速的關(guān)系b）散熱系數(shù)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系c）低頻時的有效轉(zhuǎn)矩線1XN的有效轉(zhuǎn)矩線圖227有效轉(zhuǎn)矩線的改善a）改善前后的有效轉(zhuǎn)矩線b）外部強制冷卻c）變頻電動機2有效轉(zhuǎn)矩線的改善高頻運行力氣小3XN

9、的有效轉(zhuǎn)矩線最大輸出電壓與功率不變U1XU1N，PMPMN圖228fXfN時的機械特性和全頻有效轉(zhuǎn)矩線a）額定頻率以上的機械特性b）全頻有效轉(zhuǎn)矩線fX比主磁通1電磁轉(zhuǎn)矩TMX休息15分鐘傳動機構(gòu)勿小瞧！26拖動系統(tǒng)的傳動機構(gòu)261傳動機構(gòu)及其作用圖229 常見的傳動機構(gòu)a）連軸器b）帶輪c）減速齒輪常見傳動機構(gòu)2傳動比及其作用nL根據(jù)輸能量守恒的原則，有：TLTM262傳動系統(tǒng)的折算折算的必要性 圖230 電動機和負(fù)載的工作點2折算的基本原則 穩(wěn)態(tài)過程：折算前后，傳動機構(gòu)所傳遞的功率不變。動態(tài)過程：折算前后，旋轉(zhuǎn)部分儲存的動能不變。3折算公式（1）轉(zhuǎn)速的折算 nLnLnM（2）轉(zhuǎn)矩的折算 TL

10、（3）飛輪力矩的折算（GDL2）4傳動比與工作頻率負(fù)載轉(zhuǎn)速傳動比電動機轉(zhuǎn)速電動機額定轉(zhuǎn)速工作頻率2962592148020.441184405148050表中：p2nN1500148020rminfX263調(diào)整傳動比在實際工作中的應(yīng)用實例1某電動機，帶重物作園周運動，如圖所示。運行時，到達(dá)A點后電動機開始過載，到達(dá)B點時容易堵轉(zhuǎn)，怎樣解決？（上限頻率為45Hz）將傳動比加大10%，則在電動機轉(zhuǎn)矩相同的情況下，帶負(fù)載能力也加大10%。但這時的上限頻率應(yīng)加大為49.5Hz。 圖231重物園周運動實例2提高下限頻率某恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，電動機容量是22kW，額定轉(zhuǎn)速為1470rmin，傳動比4，采用無反饋矢

11、量控制變頻調(diào)速，在最低工作頻率（4Hz）時運行不穩(wěn)定，怎樣解決？（滿載運行頻率范圍為440 Hz）計算如表23。表23提高下限頻率的計算負(fù)載轉(zhuǎn)速29.4rmin294rmin原傳動比=4電動機轉(zhuǎn)速117.6rmin1176rmin工作頻率4Hz40Hz修改傳動比=6電動機轉(zhuǎn)速176.4rmin1764rmin工作頻率6Hz60Hz實例3傳動比與電動機的起動某鋸片磨床，卡盤直徑為，傳動比；電動機的容量為.。1存在問題圖232 鋸片磨床示意圖起動較困難，升速時間太長。2對策將傳動比增大為7.5，可使折算到電動機軸上的飛輪力矩減小為原來的44%。結(jié)果，卡盤可以在5s內(nèi)起動起來。能量守恒須牢記！27變

12、頻拖動系統(tǒng)的基本規(guī)律271 變頻拖動系統(tǒng)必須滿足的條件圖233 拖動系統(tǒng)的功率關(guān)系1電動機與負(fù)載的功率關(guān)系圖234拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系2電動機與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩關(guān)系272拖動系統(tǒng)的重要規(guī)律與常見誤區(qū) 誤區(qū)一 甩掉減速器圖2-35 甩掉減速器1錯誤原因電動機降速后的有效功率要隨轉(zhuǎn)速下降圖236電動機的有效功率與轉(zhuǎn)速a）拖動系統(tǒng)b）高速時的功率c）低速時的有效功率圖237 甩掉減速器2具體分析 誤區(qū)二 加大工作頻率來提高生產(chǎn)率圖238加大工作頻率來提高生產(chǎn)率a）原工作狀態(tài) b）加大工作頻率1錯誤原因負(fù)載升速后所需功率加大圖239負(fù)載功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系a）拖動系統(tǒng)b）低速時的負(fù)載功率c）高速時的負(fù)載功率圖24

13、0 加大工作頻率來提高生產(chǎn)率a）原有數(shù)據(jù)碼 b）頻率加大后數(shù)據(jù)2具體分析拖動還得比力氣！ 誤區(qū)三 功率相同就可以圖241 用4極電動機代替6極電動機a）6極電動機拖動 b）4極電動機拖動錯誤原因電動機額定轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)速的關(guān)系TMN表24不同磁極對數(shù)電動機的額定轉(zhuǎn)矩（75kW）磁極數(shù)（2p）額定轉(zhuǎn)速（nMN）額定轉(zhuǎn)矩（TMN）22970rmin241Nm41480 rmin484 Nm6980 rmin731 Nm綜合實例 某排粉機，原拖動系統(tǒng)數(shù)據(jù):三相整流子電動機額定功率: 160kW;額定電流：285A，工作電流：234A，負(fù)荷率：A0.82;額定轉(zhuǎn)速：1050350rmin; 傳動比：2改

14、造為普通電動機變頻調(diào)速時：電動機數(shù)據(jù)：160kW，275A，1480 rmin。運行情況：轉(zhuǎn)速為1050rmin時，電動機過載，電流達(dá)316A。1原拖動系統(tǒng)的計算數(shù)據(jù)額定轉(zhuǎn)矩TMN01455Nm負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL TMN0A14550.821194 NmTLTL 119422388 Nm負(fù)載最高速 nLmax525 rmin最大功率PL131 kW2改造后拖動系統(tǒng)的計算數(shù)據(jù)（1）工作頻率 fX35.7Hz（2）有效功率 PMEPMN160114 kW （3）電動機的轉(zhuǎn)矩TMN1032Nm圖242 改造前后的數(shù)據(jù)a）改造前的數(shù)據(jù) b）改造后的數(shù)據(jù)【解決辦法】方法一加大傳動比 當(dāng)nM= nMN=1480

15、 rmin時PM= PMN=160kW 令：負(fù)載轉(zhuǎn)速等于最高轉(zhuǎn)速時，電動機的轉(zhuǎn)速等于額定轉(zhuǎn)速：則2.8（1.4）TL 853NmTMN（1032 Nm）電動機的上限工作頻率等于額定頻率：fXfN50Hz圖243 加大傳動比前后的數(shù)據(jù)a）改造前的數(shù)據(jù) b）加大傳動比后的數(shù)據(jù)方法二改選6極電動機電動機數(shù)據(jù)160kW，297A，980 rminTMN1559Nm在1050rmin時的工作頻率：fXfN5053.6Hz在1050rmin時的電動機轉(zhuǎn)矩：TMXTMN15591454 Nm TL（1194 Nm）圖244 加大磁極對數(shù)前后的數(shù)據(jù)a）改造前的數(shù)據(jù) b）加大磁極對數(shù)后的數(shù)據(jù)電流大小最重要！28

16、變頻器的選型281變頻器容量的選擇1變頻器的容量與電動機特性圖245變頻器的容量與電動機特性的關(guān)系a）變頻器容量正好b）變頻器容量加大2電動機與變頻器額定電流的比較表25電動機與變頻器額定電流的比較電動機容量（W）22.030.037.045.055.075.0電動機額定電流IMN（A）2242.256.970.483.9102.7140.12442.556.969.884.2102.5139.72644.659.572.085.4104.9142.42847.663.078.293.2112.1152.8變頻器額定電流康沃45.060.075.091.0112.0150.0森蘭45.060.

17、075.091.0115.0150.0英威騰45.060.075.090.0110.0150.0安邦信61.090.0150.0艾默生45.060.075.090.0110.0152.0三菱43.057.071.086.0110.0富士45.060.075.091.0112.0150.0安川G752.065.080.097.0128.0165.0ABB80055.072.086.0103.0141.0166.0瓦薩CX48.060.075.090.0110.0150.0丹佛士44.061.073.090.0106.0147.03電動機工況與變頻器的選擇圖246電動機的工況a）連續(xù)不變負(fù)載b）連

18、續(xù)變動負(fù)載 c）斷續(xù)負(fù)載4一臺變頻器帶多臺電動機圖247多臺電動機同時升、降速（1）多臺電動機同時起動和運行IN1. 051.1IMN（2）多臺電動機分別起動圖248多臺電動機分別起、制動IN282變頻器的類別與選擇表26變頻器的類別與應(yīng)用變頻器類別常見型號舉例主要特點通用變頻器普通型康沃：CVFG1、G2森蘭：SB40、SB61安邦信：AMBG7英威騰：INVTG9時代：TVF2000只有VF控制方式，故：機械特性略“軟”；調(diào)速范圍較小；輕載時磁路容易飽和。高性能型康沃：CVFV1森蘭：SB80英威騰：CHV臺達(dá)：VFDA、B艾默生：VT3000富士：5000G11S安川：CIMRG7ABB：ACS800AB：Power Flex 700瓦薩：VACONNX丹佛士：VL